晶體管特性曲線

1、 晶體管特性曲線實訓(xùn)報告摘要:本設(shè)計基于純硬件系統(tǒng)，結(jié)合模擬和數(shù)字電子技術(shù)實現(xiàn)晶體三極管輸出特性曲線顯示及值的測量，其中特性曲線用示波器X-Y模式顯示。該系統(tǒng)具有可靠性好，廉價實用等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：特性曲線Abstract:This design is based on pure hardware system, the combination of analog and digital electronic technology to realize test NPN transistor output characteristic and the beta is worth to measu

2、re. The system has good reliability, cheap and practical advantages.Keywords:NPN characteristic curve一:作品簡介 采用LM358集成運放構(gòu)成滯回比較器產(chǎn)生方波，經(jīng)過積分后得到-5V到5V的三角波，然后將三角波加直流分量處理，使三角波在0-10V內(nèi)變化,將其加到NPN三極管的集電極做掃描信號，并接到示波器的X輸入端。方波經(jīng)過三極管組成的非門后送給74LS161計數(shù)器當(dāng)時鐘脈沖，這樣可以保證階梯波和三角波的同步。將產(chǎn)生的階梯波經(jīng)過恒流源送到三極管的基極產(chǎn)生變化的基極電流。由于三極管的集電極電流近似

3、等于發(fā)射集電流，故可在發(fā)射極接一個采樣電阻，將電壓放大接示波器的Y輸入端，每一個基極電流對應(yīng)一個集電極電流，這樣就可以掃描出多條特性曲線來。二：方案論證與比較 方案一：用單片機(jī)數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生兩個同步的鋸齒波和階梯波，經(jīng)過處理后使階梯波的幅度在0-5V內(nèi)，鋸齒波在0-10內(nèi)，將產(chǎn)生的階梯波經(jīng)過恒流源送到三極管的基極產(chǎn)生變化的基極電流。三角波送到集電極接示波器的X輸入端，發(fā)射極接采樣電阻，將電壓放大接到示波器的Y輸入端。方案二：通過運放組成的滯回比較器自激產(chǎn)生方波輸出加5伏穩(wěn)壓二極管，使輸出在-5V到5V內(nèi)變化。產(chǎn)生的方波一方面經(jīng)過積分電路轉(zhuǎn)化成三角波，另一方面可以處理后送給161作時鐘脈沖，經(jīng)過L

4、S138譯碼控制相應(yīng)場管打通進(jìn)而可以產(chǎn)生階梯電壓，經(jīng)過恒流源產(chǎn)生階梯電流。將產(chǎn)生的階梯波經(jīng)過恒流源送到三極管的基極產(chǎn)生變化的基極電流。三角波送到集電極接示波器的X輸入端，集電極接一個小的采樣電阻，用儀表放大器采集電阻上的電壓，經(jīng)過放大后接示波器的Y輸入端。方案三：通過運放組成的滯回比較器自激產(chǎn)生方波輸出加5伏穩(wěn)壓二極管，使輸出在-5V到5V內(nèi)變化。產(chǎn)生的方波一方面經(jīng)過積分電路轉(zhuǎn)化成三角波，另一方面可以處理后送給161作時鐘脈沖，在輸出端加上加權(quán)電阻，接在一起作為運放的輸入，通過調(diào)節(jié)反饋電阻可以使輸出在-5V到0伏內(nèi)，再反相一次就可以在0-5伏內(nèi)。將產(chǎn)生的階梯波經(jīng)過恒流源送到三極管的基極產(chǎn)生變化

5、的基極電流。三角波送到集電極接示波器的X輸入端，發(fā)射極接采樣電阻，將電壓放大接到示波器的X輸入端。綜上所述,方案一要用到單片機(jī)和DA轉(zhuǎn)換芯片，成本較高，方案二較麻煩，成本也較高，故選擇方案三。3、 系統(tǒng)設(shè)計與理論分析1. 雙蹤示波器的顯示原理1.示波器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖1 模擬示波器結(jié)構(gòu)示意圖2.顯示原理電子槍被燈絲加熱后發(fā)射電子.聚焦極將電子槍發(fā)射的電子聚焦為極細(xì)的電子束,可使波形顯示清晰.加速極上加有較高的正電壓,吸引電子脫離電子槍高速運動;顯示屏上加有極高的正電壓,吸引電子撞擊在顯示屏面上,使顯示屏面涂的熒光材料發(fā)光.垂直偏轉(zhuǎn)板和水平偏轉(zhuǎn)板上加有偏轉(zhuǎn)電壓,偏轉(zhuǎn)電壓的極性和幅值控制電子束撞擊顯示

6、屏面的位置.當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓跟隨輸入信號變化時,就可以使電子束在屏面上"畫"出信號波形.X輸入端加鋸齒波掃描信號，這個端口一般是不會開放的，只有調(diào)到XY模式時，才起作用。Y端加偏轉(zhuǎn)電壓，就可以顯示很多合成的圖形了。2. 三角波發(fā)生模塊1.原理圖2. 原理由LM358組成的滯回比較器產(chǎn)生自激震蕩，從而產(chǎn)生矩形波，輸出加5伏的穩(wěn)壓管，使其+UZ=5v，-UZ=-5v。一旦積分后的輸出電壓小于了負(fù)的門限電壓，再稍減小，輸出就會躍變?yōu)檎腢Z；同理，一旦積分后的輸出電壓大于了正的門限電壓，再稍增大，輸出就會由-UZ躍變?yōu)?UZ。輸出的三角波在正負(fù)5V間，經(jīng)過同相加法器，加一定的直流量讓其

7、輸出在0到10V。根據(jù)以下公式：調(diào)節(jié)滑阻，使輸出在010V內(nèi)變化。3. 仿真效果圖3. 階梯波發(fā)生模塊1. 原理圖2. 原理產(chǎn)生的方波經(jīng)過一個由三極管搭成的非門送給74LS161做脈沖，由于74LS161是上升沿觸發(fā)，經(jīng)過非門后，可以保證掃描信號從0到10V增加的過程中來一個階梯電流。，這樣會達(dá)到更好的效果。當(dāng)方波輸出是-5V時，三極管截止，輸出為+5v，當(dāng)方波輸出是+5V時，三極管導(dǎo)通，集電極輸出電壓較小，對于數(shù)字芯片來說就是0V。上圖是組成的8進(jìn)制加法器，將QD過非門接到R上，實現(xiàn)異步清零，使輸出在000到111間變化，運放輸出電壓是Rf*I，調(diào)節(jié)滑阻可以改變輸出電壓。計數(shù)器在從0加到7的

8、過程中，經(jīng)過加權(quán)電阻輸出的電流從0變到7I，從而輸出階梯電壓，經(jīng)過反相后，輸出在0到5伏。3. 仿真效果圖4.三角波與階梯波同步效果圖仿真時，74LS161是上升沿觸發(fā)，故不需接非門，實際做電路要加非門。4. 恒流源模塊1. 原理圖2.原理階梯電壓接到電壓跟隨器只取電壓不取電流，發(fā)射極會產(chǎn)生變化的電流，由于集電極電流近似等于發(fā)射極電流，將集電極電流接到測試的NPN三極管的基極，即產(chǎn)生了變化的基極電流，對應(yīng)就會產(chǎn)生集電極電流。5. 發(fā)射極電流檢測電路模塊1.原理圖2. 原理產(chǎn)生的階梯波加到測試的三級管的集電極做掃描信號，并接到示波器的X輸入端，由于集電極電流近似等于發(fā)射極電流，故可以在發(fā)射極采集

9、電壓兩級同相放大，接到示波器的Y輸入端。四：調(diào)試與計算1. 仿真結(jié)果2.實際測試結(jié)果3. 調(diào)試過程電路做出來了，只是完成了一部分，更重要的是調(diào)試，在調(diào)試的過程中遇到了很多麻煩。第一作的那個電路是照著原理圖一次性焊完了，結(jié)果來測試時問題一大堆，產(chǎn)生的三角波還可以，但是階梯波很不理想，由于是第一次做模電項目，運放的電源沒有加去耦電容，數(shù)字地與模擬地雜亂的接在一起，導(dǎo)致很大的干擾，第一個沒做好，經(jīng)過老師的指導(dǎo)，改進(jìn)部分電路后，先做三角波發(fā)生電路，測試通過后，再做階梯波發(fā)生電路，一保證前面做的準(zhǔn)確無誤，這樣測試找問題也可以確定一個區(qū)間，為調(diào)試帶來便利。第二次加了去耦電容，地線分開接，最后接到一點，保證

10、了把干擾降到最低。測試的階梯波很完美。可是在最后電壓采集放大后沒有輸出信號。而三角波和階梯波都非常好。于是我估計是恒流源這里肯定有問題，第二天把集電極的100K的滑阻換了一個100K的電阻，結(jié)果就好了。在調(diào)試過程中我們也遇到了這樣的問題，當(dāng)階梯波的電壓為0時，電壓跟隨輸出電壓為負(fù)電壓，這樣測試三極管就不會導(dǎo)通，這樣就看不到對應(yīng)的集電極電流的曲線。這個問題還是有待優(yōu)化。五：心得與體會經(jīng)過了2周的焊接與調(diào)試，這個電路終于做出來了，雖然在電腦上仿真的很好，但實際作出來卻不是那回事了，仿真沒有考慮信號干擾等眾多因素，實際做出來信號干擾是很大的，所以必須加抗干擾電路。每個運放的電源都并聯(lián)一個104的獨石電容和10uF的電解電容，旁路掉高頻和低頻噪聲。同時數(shù)字地和模擬地分開接最后匯于一點，這樣可以降低各個模塊之間的相互影響。，仿真只能起著一個輔導(dǎo)作用，經(jīng)驗是從實踐中總結(jié)出